1 r rest loog I twater

VHBO

11

EXAMEN HOGER ALGEMEEN VOORTGEZET ONDERWIJS IN 1987

EXAMEN MHNO 1986-1987, AFDELING VOOROPLEIDING HOGER BEROEPSONDERWIJS Maandag 4 mei, 9.00-12.00 uur

SCHEIKUNDE

DIT EXAMENBESTAAT VOOR IEDERE KANDIDAAT UIT ELF OPGAVEN.

De opgaven 1 t/m 10 moeten door allekandidaten worden gemaakt.

Daarnaast maakt iedere kandidaat Of deopgave 11RL, Ofde opgave 11CM.

- De opgave 11RL isin het bijzonder bestemd voor kandidaten, opgeleid volgenshet gewone examenprogramma (het zogenaamde Rijksleerplan).

- De opgave 11CM isin het bijzonder bestemd voor kandidaten, opgeleid volgenshet experimentele programma van devoormaligeCommissie Modernisering Leerplan Scheikunde (CMLS).

Een aantal vragen isgemerkt met eensterretje (*).

In het algemeen zalgoede beantwoording van zo'n vraagtweemaal zoveel punten opleveren als een volledigjuist antwoord op een vraagzonder sterretje.

Er kunnen zich omstandigheden voordoen die het noodzakelijk maken voor enkele vragen daarvan af te wijken.

Geef niet meer antwoorden (redenen, argumenten, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.

Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd,geef dan twee en niet meer dan twee redenen, want alleen de eerste twee tellen mee in de beoordeling.

De hierna volgende opgaven I tot en met 10moeten door alle kandidaten worden gemaakt.

1. Van het element seleen bestaan verschillende isotopen.

De meestvoorkomende isotoop van seleen is

~S

Se.

a. Hoeveelprotonen en hoeveel neutronen bevat de kern van een atoom

~S

Se?

De vaste stof seleen bestaat uit moleculen die opgebouwd zijn uit acht seleenatomen.

Men lost seleen op in koolstofdisulfide. Bij dit oplossen wordt alleen de molecuulbinding (vanderwaalsbinding) verbroken.

b. Geef de formule van de seleendeeltjes in deze oplossing.

Het element seleen staat in het periodiek systeem onder zwavel.

Verbindingen van seleen komen in de natuur voor alsverontreiniging van sulfide-ertsen.

Een voorbeeld van een dergelijke verbinding is zilverselenide.

c. Geef de formule van het selenide-ion en deformule vanzilverselenide.

2. In een vertaling van een Engelse detective-roman komt de volgende passagevoor: " .... daarna werd wataardewerk schoongemaakt door er een oplossingvan waterstofchloride overheen te gieten .... Het leek wel toverij, al de opgedroogde modder diemet water niet verwijderd kon worden, werd schuimend en bruisend weggewassen".

Later in het boek wordt met de oplossing van waterstofchloride een moord gepleegd. De oplossing wordt daar weergegeven met HeL.

De schrijfwijze HeL voor de gebruikte oplossingis in twee opzichten onjuist.

a. Welketwee onjuistheden zijn er in de schrijfwijze HeL voor de gebruikte oplossing aan te wijzen?

In de scheikunde is voor een oplossing van waterstofchloride een andere naam gebruikelijk.

b. Geef de gebruikelijke naam voor een oplossing van waterstofchloride.

De laatste zin van de aangehaalde passage bevat twee aanwijzingen over de modder op het aardewerk:

" . . . de opgedroogde modder

die met water niet verwijderd kon worden, werd schuimend en bruisend weggewassen" .

Uitieder van deze twee aanwijzingen is een eigenschap af te leidenvan de stof of stoffen in de modder.

*

^c. Geef deze twee eigenschappen en noem een stof die deze twee eigenschappen bezit.

3. Sulfieten werden vroeger wel gebruikt als conserveringsmiddel voor gehakt.

Gebruik van sulfiet in gehakt is tegenwoordig niet meer toegestaan.

Menkan gehakt op de aanwezigheid vansulfiet onderzoeken met behulp vandezogenaamde .Joodacetaat-magnesiummethode" .

Een hoeveelheid gehakt wordt eerst een tijdje in eenerlenmeyer geschud met water. Daarna voegt men een aantal stukjes magnesium toe enzuurt men aan. Alser sulfiet aanwezigis, treedt de volgende reactie op:

a. Leg uit of deze reactie een redoxreactie is.

Men houdt vervolgens een strookje papier eerst in eenloodacetaatoplossing en daarna boven de erlenmeyer.

Zwartkleuring van het papiertje wijst op de aanwezigheid van sulfiet in het gehakt.

4. Verbindingen van aluminium en verbindingen vanijzer zijn veel voorkomende stoffen op aarde.

Voorbeelden zijn aluminiumoxide en ijzer(III)oxide. Uit dergelijke verbindingen kan men de metalen bereiden.

IJzer wordt al heellangtoegepast, maar aluminium pas sinds ongeveer honderd jaar. De oorzaak hiervan is dat debereiding vanaluminium chemisch gezien moeilijker is dan de bereiding van ijzer.

a. Geef aan waarom debereiding van aluminium chemisch gezien moeilijker is dan de bereiding van ijzer.

Men bereidt aluminium uit bauxiet. Bauxiet iseen erts dat voor ongeveer de helft uit aluminiumoxide bestaat. Het bauxiet wordt omgezet in aluinaarde, dat bijna geheel uit aluminiumoxide bestaat. Men kan dit proces als volgt schematisch weergeven:

natronloog

1 r

^{rest loog}

I

^twater

bauxiet

I ^{]I oplossina.}

m

^aluminium·_hydroxide

m:

^aluinaarde~

~vastestof

In ruimte I wordt bij hoge temperatuur het aluminiumoxide uit bauxiet opgelost. Dit proces kan men weergeven met de volgende vergelijking:

Het gevormde mengsel wordt naar ruimte IIgevoerd waar het wordt gescheiden.

b. Noem een scheidingsmethode diehier kan worden toegepast.

In ruimte 111 wordt de oplossing afgekoeld. Daarbij kristalliseert aluminiumhydroxide uit.

Dit kan men weergeven met de volgende vergelijking:

Het vaste aluminiumhydroxide wordt naar ruimte IV gebracht. Deoplossing die na het kristalliseren overblijft (restloog) wordt teruggevoerd naar ruimte I en opnieuw gebruikt.

Theoretisch gezien wordt er bij het heleproces geen hydroxide verbruikt.

c. Legaan de hand van degegeven reactievergelijkingen uit dat bij dit proces theoretisch geziengeen hydroxide wordt verbruikt.

In ruimte IVwordt het aluminiumhydroxide door verhitting omgezet in aluminiumoxide.

Hierbij neemt de massa van devaste stof af.

*

^d. Bereken met welk percentage de massa van de vaste stof afneemt bij de omzetting van aluminiumhydroxide in aluminiumoxide.

Deomzetting van aluminiumoxide in aluminium gebeurt door elektrolyse van gesmolten aluminiumoxide. Deelektrolyse heeft plaats bij hoge temperatuur.

Men maakt gebruik van koolstofelektroden. Bij dit proces wordt één van de koolstofelektroden aangetast. Aan deze elektrode ontstaat koolstofdioxide.

*

^{e. Geef de}vergelijkingen van de elektrodereacties en leg uit welke elektrode - de positieve of de negatieve- wordt aangetast.

5. Bepaalde frisdranken, die onder de naam "cola" worden verkocht, bevatten onder andere fosforzuur.

Marij heeft een blikje cola en wil het gehalte aan fosforzuur bepalen door titratie met natronloog. Zij gebruikt bij deze bepaling de hele inhoud van het blikje cola.

Haar proefvoorschrift begint met:

Breng de inhoud van het blikje cola over in een erlenmeyer.

Kook enkele minuten om het aanwezige koolstofdioxide te verwijderen.

a. Geef aan waarom het koolstofdioxide moet worden verwijderd.

Tijdens het koken verdampt er water, waardoor deconcentratie van het fosforzuur verandert.

b. Leg uit dat hierdoor de uitkomst van de fosforzuurbepaling niet wordt beïnvloed.

Het proefvoorschrift gaat als volgt verder:

Meet na afkoelen de pH van de vloeistof met een pH-meter.

Voeg 2,0 ml 0,100 molair natronloog toe.

Meet, na goed roeren, opnieuw depH.

Herhaal dit toevoegen, roeren en meten tot pH

=

3.

Voeg nu 0,5 ml natronloog toe, roer en meet de pH.

Herhaal dit tot pH

=

6.

Voeg daarna weer 2,0 ml natronloog toe, gevolgd door roeren en meten van de pH.

Stop de bepaling bij pH

=

7.

Maak van de gemeten waarden een diagram.

Bij haar bepalingverkrijgt Marij het onderstaande diagram.

5

10 20 30

mi natronloog - 0,100 molair pH

t

4

c. Leg uit waarom tussen pH

=

3en pH

=

6 het toevoegen van kleinere hoeveelheden natronloog wordt voorgeschreven.

Bij het equivalentiepunt (eindpunt) van de titratie heeft het fosforzuur gereageerd volgens:

6. Zwaveldioxide, S02(g), wordt vaakgemaakt door het verbranden van pyriet, FeS2(S).

Pyriet is opgebouwd uit ionen Fe2+en ionen S2^2-.

a. Welketwee bindingstypen komen voor in pyriet?

Bij het verbranden van pyriet ontstaat naast zwaveldioxide ook ijzer(III)oxide.

b. Geef devergelijking van de verbranding van pyriet.

7. Eengasmengsel bevat zwaveldioxide. Men wilin ditgasmengsel de hoeveelheid zwaveldioxide bepalen.

Men kan dat doen door het gasmengselteleiden door een oplossingvan waterstofperoxide.

In deze oplossing treedt dan de volgende reactie op:

Deze vergelijkingis opgebouwd uit twee halfvergelijkingen (tabel 48).

a. Geef deze halfvergelijkingen en laat zien dat ze samen bovenstaande vergelijking geven.

Bijeen dergelijke bepalingleidt men 1,00 dm ' van het gasmengsel door twee achter elkaar geplaatste wasflesjes^(IenIJ)met elk 25 ml waterstofperoxide-oplossing (zie tekening).

Vervolgensmeet men de hoeveelheid opgelost zwavelzuur in beide oplossingen. Uit de metingen volgt dat demolariteit van het zwavelzuur inwasflesjeIgelijk isaan 6,0 -I 0-⁴ M, en die in wasflesjeIJgelijk is aan 0,4^°10-⁴ M. .

b. Bereken het aantal cm' zwaveldioxide in 1,00 dm' van het gasmengsel.

Neem daarbijaan dat het volume vanéén molgas 24,0 dm' is.

*

8. Bij de zwavelzuurproduktie moet zwaveldioxide omgezet worden in zwaveltrioxide. Dit gebeurt door een mengsel van zwaveldioxide en lucht over een katalysator te leiden. Hierbij stelt zich het volgende evenwicht in:

Dit evenwicht ligt bij kamertemperatuur vrijwel geheel rechts. Bij hogere temperaturen ligt het evenwicht minder ver rechts.

Toch vindt de fabricage van zwavelzuur bij een vrij hoge temperatuur (ca. 450°C) plaats.

a. Leguit waarom men toch bij een vrij hoge temperatuur werkt.

*

^b. Geef de evenwichtsvoorwaarde van bovenstaand evenwicht en leg aan dehand daarvan uit of de evenwichtsconstante bij temperatuurverhoging groter of kleiner wordt.

9. Polyetheen kan worden verkregen door polymerisatie vanetheen.

Soms voegt men bij het polymeriseren vanetheen een hoeveelheid l-buteen, CH²

=

CH- CH^{2 -} CH^3,·toe.

Men verkrijgt dan een kunststof waarvan een structuuronderdeel kan zijn:

'W- CH2 - CH2 - CH2 - CH- CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH - CH2 - CH2...l\f\I'

I I

CH2 CH2

I I

CH3 CH3

Men stelt zo'n structuuronderdeel ook welals volgt schematisch voor:

a. Leguit of deze kunststof een thermoplast ofeen thermoharder is.

Men kan bijhet polymeriseren van etheen in plaats van l-buteen ook methylpropeen in de ketens inbouwen. De kunststof die dan ontstaat kan men eveneensschematisch weergeven.

Bijvoorbeeld door een structuuronderdeel te nemen zoals boven, maar nu met twee moleculen methylpropeen ingebouwd in het structuuronderdeel.

*

^{b. Geef de}structuurformule van methylpropeen en geefde schematische voorstelling van het bedoelde structuuronderdeel.

10. Verbindingen met een - N=C=0 groep in het molecuul heten isocyanaten.

Een voorbeeld hiervan is methylisocyanaat: CH3- N=C=0

Isocyanaten vertonen additiereacties, waarbij de ^N=^Cbinding betrokken is en een

- N- groep ontstaat.

I

H

Een voorbeeld van een additiereactie van methylisocyanaat isde reactie met methanol:

CH3- N-C=0 (stofI]

I I

H 0

I

CH3

a. Leg uit dat stof 1 als een ester kan worden opgevat.

Andere voorbeelden van additiereacties van methylisocyanaat zijn:

met water:

CH3- N- C = 0 (stof

:rr )

I I

H 0

I

H

met aminen, bijvoorbeeld methylamine:

CH3- N - C=0 (stof

m)

I I

H NH

I

CH3

Additieprodukten van een isocyanaat met water, zoals stof II, ontleden gemakkelijk, waarbij CO² wordt afgesplitst.

b. Geef devergelijking van deze ontleding en leg aan de hand hiervan uit dat bij de reactie van methylisocyanaat met water ook stof III kan ontstaan.

*

Diisocyanaten zijn verbindingen met twee -N =C= 0 groepen per molecuul. Dit zijn vloeistoffen of vaste stoffen.

Wanneer men een diisocyanaat laat reageren met een geschikte stof kan polymerisatie optreden.

Bij deze polymerisatie moet men koelen omdat anders dampen van diisocyanaten kunnen ontwijken.

c. Leg op grond hiervan uit of deze polymerisatie een endotherme of een exotherme reactie is.

Deze polymerisatie wordt toegepast bij het maken van een schuimplastic.

Men voegt dan tijdens de polymerisatie water toe.

Een schuimplastic kan ontstaan wanneer tijdens de vorming van een polymeer gasontwikkeling optreedt.

d. Leg uit dat de toevoeging van water de vorming van een schuimplastic tot gevolg heeft.

De opgave 11RL staat op blz. 8.

De opgave llCM staat op blz. 9.

De volgende opgave 11 RL is in het bijzonder bestemd voor kandidaten die volgens het gewone programma (het zogenaamde Rijksleerplan) zijn opgeleid.

De CMLS-kandidaten slaan deze vraag dus over en gaan verder met de opgave llCM die staat op blz. 9.

11 RL. Koolstofverbindingen met één of meer N0² groepen in het molecuul noemt men nitroverbindingen.

Nitroverbindingen worden vaak gemaakt met behulp van nitreerzuur.

Nitreerzuur is een mengsel van geconcentreerd salpeterzuur en geconcentreerd zwavelzuur.

ln nitreerzuur komen zogenaamde nitroniumionen voor, onder andere tengevolge van de volgende reactie:

Op de plaats van de stippeltjes moet de formule van het nitroniumion staan.

a. Geef de formule van het nitroniumion.

Een voorbeeld van een nitroverbinding die met behulp van nitreerzuur wordt gemaakt is picrinezuur dat de volgende structuurformule heeft:

b. Geef de molecuulformule van picrinezuur.

Picrinezuur is een zwak zuur dat per molecuul één ion H+ kan afsplitsen.

c. Geef de structuurformule van de geconjugeerde base van picrinezuur.

Men voert met picrinezuur een drietal proefjes uit en doet daarbij de volgende waarnemingen:

men lost wat picrinezuur op in wasbenzine: er ontstaat een kleurloze oplossing;

men lost wat picrinezuur op in water: de verkregen oplossing isgeel;

aan de gele oplossing van picrinezuur in water voegt men geconcentreerd zoutzuur toe:

de oplossing wordt kleurloos.

Men kan de kleurverandering bij het laatste proefje verklaren met behulp van de waarnemingen bij de eerste twee proefjes èn het feit dat picrinezuur een zwak zuur is.

d. Geef deze verklaring.

*

ln sterk verdunde oplossing is een zwak zuur als picrinezuur (vrijwel) volledig geïoniseerd.

Zo heeft een oplossing van 0,10 gram picrinezuur (molmassa 229 g) in 100 ml water een pH

=

2,4.

*

^e. Laat door berekening zien dat picrinezuur in deze oplossing volledig geïoniseerd is.

EIND E RL-G EO EEL TE

De nu volgende opgave 11CM isin het bijzonder bestemd voor kandidaten die volgens het experimentele programma van de CMLS zijn opgeleid.

IlCM. Op een pak yoghurt staat devolgende tabel afgedrukt:

yoghurt Ibeker =250 ml

600 kilojoule

vet 7,5 g eiwit 9,0 g koolhydraten 9,5 g

waarvan waarvan

verzadigd 7,5g suikers 9,5g

zout 0,3 g

In detabel staat vermeld: 600 kilojoule. Deze waarde berust op deaanwezigehoeveelheden vet, eiwit en koolhydraten. De aanwezigehoeveelheid zout speelt hierbij geen rol.

a. Geef aan waarom de aanwezige hoeveelheid zout hierbij geen rolspeelt.

Onder vet staat het begrip "verzadigd".

b. Leguit wat hier met "verzadigd" bedoeld wordt.

Als koolhydraten zijn alleen suikers aanwezig.Wettelijk ishet verboden om aan yoghurt zetmeel toe te voegen.

Indien aan yoghurt toch zetmeel is toegevoegd, isdit met eeneenvoudig proefje vastte stellen.

c. Geef aanhoe men de aanwezigheid vanzetmeel kan aantonen.

In yoghurt komen eiwitmoleculen voor. Hieronder is een deel vanzo'n eiwitmolecuul getekend dat opgebouwd isuit vijf verschillende aminozuren.

-co-CH- NH- co-CH- NH- co-CH- NH - co-CH - NH - co -CH- NH -

I I I I I

CH2 CH2 CH2 CH2 CH2

I I

©

^{I I}

CH3- CH CH2 co OH

I I I

CH3 COOH NH2

(1) (2) (3) (4) (5)

*

Sommigezijketens zijn polair, andere apolair.

Hierdoor zijneiwitmoleculen in staat om het ook inyoghurt aanwezige vet in water zwevend te houden.

Hetvet is verdeeld inkleine bolletjes.

Aanhet oppervlak van dezevetbolletjes is eenlaagjeeiwitmoleculen gehecht, waardoor de vetbolletjes in het water blijvenzweven.

d. Geef voor het getekende deelvan het eiwit molecuul aan welke zijketens polair zijn en welkeapolair zijn enleg uit dat eiwitmoleculen zich hechten aan het oppervlak vaneen bolletje veten leg uit dat daardoor zo'n vetbolletje in water blijft zweven.

Menkan het vetgehalte vanyoghurt bepalen. Menweegt daartoe een hoeveelheid yoghurt af engaat deze onderzoeken. Na eenaantal bewerkingen heeft men een erlenmeyer met twee vloeistoflagen:

een etherlaag waarin al het vet isopgelost;

een waterlaag waarin de overigestoffen zich bevinden.

e. Beschrijf wat men,uitgaande vande erlenmeyer met detweevloeistoflagen, moet doen om het vetgehalte van de onderzochte yoghurt te bepalen.

*

EINDECM-GEDEELTE